燃料電池氫電極觸媒的一氧化碳毒化分析

林永卿

指導教授 ： 林昇佃

元智大學/工程學院/化學工程與材料科學學系/碩士(2001年)

摘要

本研究主要先比較不同成份(重量百分比)10%Pt/C、20% Pt/C與40% Pt/C觸媒製得電極的CO容忍度，作為發展以Pt為本質的抗CO毒化觸媒的參考依據，進一步將觸媒改質添加氧化物WO3以提高抗CO毒化的能力，再比較不同金屬觸媒間的電極特性，尋求最佳抗CO毒化的觸媒電極，其中CO容忍度優劣的判斷，是以極限電流所表現的CO覆蓋率大小作為觸媒抗CO毒化能力的比較依據。
在電極製備過程中，電極熱壓時間及PTFE含量對電極特性有影響，其中製備因素所影響的活性面積大小對於CO容忍度會造成影響，而實驗結果最適的電極製備條件，為熱壓時間5分鐘及PTFE含量30%時有最大之活性面積;另外，提高電極工作溫度會減少觸媒電極的CO覆蓋率。
本研究在(1)在固定電極觸媒擔載量(mg cat/cm2) 觸媒層厚度相同，以及(2)固定電極Pt擔載量(mg Pt/cm2)觸媒層厚度不同的兩種條件下，比較10%、20%及40%Pt/C觸媒對電極特性的影響。在(1)條件下，如以極限電流CO覆蓋率觀察，CO容忍度為10% @ 20%> 40% Pt/C。在(2)條件下，抗CO毒化能力依序仍為10>20%>40%Pt/C，綜合而論，10%Pt/C顯然具有較佳的電極特性表現以及CO容忍度，其次為20%及40%Pt/C。由TEM粒徑分析發現10%Pt/C的平均粒徑最小，觸媒中Pt含量提高時Pt顆粒徑增加，據此推測燃料電池觸媒中Pt顆粒大小對電催化特性有影響。
在不同金屬觸媒的CO容忍度比較，以活性面積約略相當的條件進行比較，由極限電流CO覆蓋率觀察其CO容忍度的優劣依序為:Pt/WO3-C>Pt/C≒Pt-Ru/C> Pd/C >Pd/WO3-C。

關鍵字

燃料電池 ； 一氧化碳毒化 ； 陽極 ； 電化觸媒

並列摘要

無資料

並列關鍵字

fuel cell ； CO tolerance ； anode ； electrocatalyst

參考文獻

1.J. M. Leger., and C. Lamy, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 94, 1021, 1990.

4.Geoffrey Prentice, “Electrochemical Engineering Principles”, by Prentice Hall , 1991

8. L. Giorgi , E. Antolini, A. Pozio and E. Passalacqua, Electrochim. Acta. 43, 3675, 1998.

9. T. Maoka, Electrochim. Acta. 33 , 379 , 1987.

12. E. A. Ticianelli, J. G. Beery, J. Appl. Electrochem. 21, 597, 1991.